JP2010239020A

JP2010239020A - 半導体装置用ウエハホルダ

Info

Publication number: JP2010239020A
Application number: JP2009087018A
Authority: JP
Inventors: Bunya Kobayashi; 文弥小林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21

Abstract

【課題】製造時の歩留まりが高く、複雑な形状のポケットを加工することができる半導体装置用ウエハホルダを提供する。
【解決手段】本発明に係るウエハホルダ１は、複数の保持部を有すると共に、炭化ケイ素を含むウエハホルダ本体３と、前記保持部に着脱可能に構成され、前記保持部の上面側においてウエハ７を保持するウエハ保持部材５と、を備えている。ウエハホルダ本体３の内側面１１とウエハ保持部材５の外側面１７ｂとは断面テーパ状に形成され、互いに密着している。
【選択図】図２

Description

本発明は半導体装置用ウエハホルダに関し、特に、複数のウエハを同時に処理することができる半導体装置用ウエハホルダに関する。

従来から、化合物製造ラインでは、ウエハの表面にＧａＮなどの膜を生成する処理を行うために、ウエハを保持するウエハホルダが用いられている。このウエハホルダとして、カーボン（Ｃ）の基材にＳｉＣ被膜等をコーティングしたものが採用されることが多い。カーボンは、機械加工性が良好で切削加工等が可能であるため、ウエハホルダの表面側に設けるポケットの加工などが容易であり、複雑な形状のポケットも加工できる。

近年、高温ガスや腐食性ガスの雰囲気中で前記処理を行うようになってきたため、カーボンからなるウエハホルダでは、コーティングが剥がれて基材のカーボンによるパーティクル汚染が発生し、ウエハホルダの寿命が低下する問題がある。

そこで、高純度の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を材料とするウエハホルダが開発されている（例えば、特許文献１参照）。そして、大型のＳｉＣ基板上に大きさや形状の異なる複数のポケットを形成したウエハホルダとすることによって、様々なサイズや形状の異なるウエハを同時に処理することができる。

ＷＯ２００３／０５２７９２公報

しかしながら、前述したウエハホルダは、ＳｉＣからなるため、機械加工性が低く、加工中に１箇所でも損傷するとウエハホルダ全体が使用不可となって歩留まりが低下する問題があった。また、このようなウエハホルダでは、複雑な形状のポケットの加工が困難であるという問題があった。

本発明の目的は、製造時の歩留まりが高く、複雑な形状のポケットを複数配設した半導体装置用ウエハホルダを提供することにある。

本発明の第１の特徴に係る半導体装置用ウエハホルダは、複数の保持部（保持部１０）を有すると共に、炭化ケイ素を含むウエハホルダ本体（ウエハホルダ本体３）と、前記保持部に着脱可能に構成され、前記保持部の上面側においてウエハ（ウエハ７）を保持するウエハ保持部材（ウエハ保持部材５）と、を備えたことを要旨とする。

このように、ウエハ保持部材をウエハホルダ本体に着脱可能に構成しているため、様々な形状を有するウエハ保持部材に交換することができる。特に、ウエハ保持部材を複雑な形状に加工する場合には、ウエハ保持部材の機械加工が困難であり、また、機械加工の過程において加工不良が生じるおそれが高い。この加工不良が発生した場合には、ウエハホルダ全体が不良品となってしまうため、歩留まりが低くなる。

本発明のように着脱可能に別体にすればウエハ保持部材のみを交換するだけで良いので歩留まりが向上する。よって、ウエハ保持部材をウエハホルダ本体とは別体とし、かつ、ウエハ保持部材をウエハホルダ本体に着脱可能に構成することによって、複雑形状のウエハ保持部材を用いてウエハに成膜処理などを施すことができる。

その他の特徴では、前記ウエハホルダ本体（ウエハホルダ本体３）の保持部（保持部１０）は、ウエハホルダ本体を厚さ方向に貫通する貫通孔（貫通孔９）であることを要旨とする。

その他の特徴では、前記ウエハホルダ本体（ウエハホルダ本体３）の保持部（保持部１０）の内側面（内側面１１）に、前記ウエハ保持部材（ウエハ保持部材５）の外側面（外側面１７ｂ）が密着するように構成し、前記保持部の内側面の断面と、前記ウエハ保持部材の外側面の断面とは、共にテーパ状に形成されていることを要旨とする。

その他の特徴では、前記ウエハホルダ本体（ウエハホルダ本体３）の保持部（保持部１０）の内側面（内側面１１）、およびウエハ保持部材（ウエハ保持部材５）の外側面（外側面１７ｂ）は共に、表面粗さＲａが１〜２μｍに形成したことを要旨とする。

本発明に係る半導体装置用ウエハホルダによれば、製造時の歩留まりが高く、複雑な形状のポケットを複数配設した半導体装置用ウエハホルダを提供することができる。

本発明の実施形態によるウエハホルダの平面図である。図１のＡ−Ａ線による断面図である。本発明の実施形態によるウエハホルダ本体の要部の拡大断面図である。本発明の実施形態によるウエハ保持部材の要部の拡大断面図である。本発明の他の実施形態によるウエハホルダの断面図である。本発明の更に別の実施形態によるウエハホルダの断面図である。本発明の更に別の実施形態によるウエハホルダの断面図である。本発明の更に別の実施形態によるウエハホルダの断面図である。本発明の実施例における本発明例１に係るウエハホルダの断面図である本発明の実施例における本発明例２に係るウエハホルダの断面図である。本発明の実施例における本発明例３に係るウエハホルダの断面図である

以下、本発明の実施の形態に係るウエハホルダの詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各材料層の厚みやその比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１は本発明の実施形態によるウエハホルダの平面図、および、図２は図１のＡ−Ａ線による断面図である。また、図３は本発明の実施形態によるウエハホルダ本体の要部の拡大断面図、図４は本発明の実施形態によるウエハ保持部材の要部の拡大断面図である。

図１に示すように、ウエハホルダ１は、ウエハホルダ本体３と、ウエハホルダ本体３に着脱自在に形成されたウエハ保持部材５と、を備えており、共に平面視円形状に形成されている。即ち、ウエハホルダ本体３は大きな円形状に形成され、このウエハホルダ本体３に小さな円形状のウエハ保持部材５が複数（本実施形態では１９個）設けられている。また、ウエハホルダ本体３に同心円状にウエハ保持部材５が複数配置され、ウエハ保持部材５にウエハ７が載置されている。なお、ウエハホルダ本体３とウエハ保持部材５とは共に炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成されている。

図２および図３に示すように、ウエハホルダ本体３は、上面３ａから下面３ｂまでの厚みがｔ１に設定された板状部材であり、円形の貫通孔９がウエハ保持部材５を保持する保持部１０に設定されている。この貫通孔１０の内側面１１は、上面３ａから下面３ｂに向うにつれて径が小さくなるテーパ状に形成されており、上端位置における貫通孔１０の径寸法はφＤ１に設定されている。また、内側面１１のテーパ角（傾斜角）はθに設定されている。このように、保持部１０は、ウエハホルダ本体３を厚さ方向に貫通する貫通孔９になっており、ウエハホルダ本体５は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含んだ基板である。

また、図４に示すように、ウエハ保持部材５の上面にはウエハ載置部１３が形成されており、このウエハ載置部１３にウエハ７が載置および保持される。ウエハ保持部材５の内周側は厚さｔ２の本体部１５に形成され、外周側は外周部１７に形成されている。外周部１７の上端面１７ａにおける外径はφＤ１であり、内径はφＤ２である。また、外周部１７の外側面１７ｂは、下方に向かうにつれて外径寸法が小さくなるテーパ状に形成されており、その外側面１７ｂのテーパ角（傾斜角）はθに設定されている。このテーパ角（傾斜角）θは４５°〜８５°が好ましい。従って、ウエハ保持部材５をウエハホルダ本体３の貫通孔９に挿入すると、ウエハホルダ本体３の内側面１１に沿って、ウエハ保持部材５の外側面１７ｂがガイドされて下方にスライドし、内側面１１に密着する。このように、保持部１０の内側面１１の断面とウエハ保持部材５の外側面１７ｂの断面とは、共に同じテーパ角のテーパ状に形成されているため、ウエハ保持部材５をウエハホルダ本体３の貫通孔９に嵌合させたときに、これらの保持部１０の内側面１１とウエハ保持部材５の外側面１７ｂとが確実に密着する。なお、ウエハ７の厚さはｔ０に設定されており、ウエハホルダ本体３やウエハ保持部材５の厚さは、加工時における割れ等を防止するために、例えば０．５ｍｍ以上が好ましい。

また、ウエハホルダ本体３の内側面１１、および、ウエハ保持部材５の外側面１７ｂは共に、表面粗さＲａが１〜２μｍに形成されている。ここで、Ｒａが１μｍ未満の場合は、面と面との密着（固着）という問題があり、Ｒａが２μｍよりも大きい場合は、凹凸による嵌合い精度不具合という問題がある。例えばサンドブラスト等を用いて表面粗さＲａを適正な範囲に調整することができる。

なお、前述した図１〜図４に示すウエハホルダ以外にも、種々の形状のウエハホルダを適用することができる。

例えば、図５に示すように、ウエハホルダ本体１０３の内側面１１１の断面形状を、凹状の略円弧状に形成すると共に、これに対応するウエハ保持部材１０５の外側面１１７ｂの断面形状を、凸状の略円弧状に形成に、ウエハ保持部材１０５の外側面１１７ｂをウエハホルダ本体１０３の内側面１１１に密着するようにしても良い。なお、各部位の寸法（例えば、ウエハホルダ本体１０３の厚さｔ３など）は、図示のとおりである。

また、図６に示すように、ウエハ保持部材２０５の外側面２１７ｂに雄ネジを形成し、ウエハホルダ本体２０３の内側面２１１に雌ネジを形成し、ウエハ保持部材２０５の外側面２１１をウエハホルダ本体２０３の内側面２１１に螺合させて密着するようにしても良い。なお、各部位の寸法（例えば、ウエハホルダ本体２０３の厚さｔ５など）は、図示のとおりである。

更に、図７に示すように、ウエハホルダ本体３０３の内側面に段差部３１１を設けると共に、これに対応するウエハ保持部材３０５の外側面にも段差部３１１に合致する段差部３１７ｂを形成し、ウエハ保持部材３０５の外側面をウエハホルダ本体３０３の内側面に密着するようにしても良い。

なお、図８に示すように、ウエハホルダ本体４０３に凹部４０４を形成し、凹部４０４内にウエハ保持部材４０５を収容保持するようにしても良い。

以下に、本発明の実施形態による作用効果を説明する。

<作用効果>
（１）本実施形態によるウエハホルダ１は、複数の保持部１０である貫通孔９を有すると共に、炭化ケイ素を含むウエハホルダ本体３と、保持部１０に着脱可能に構成され、保持部１０の上面側にウエハ７を保持するウエハ保持部材５と、を備えている。

このように、ウエハ保持部材５をウエハホルダ本体３に着脱可能に構成しているため、様々な形状を有するウエハ保持部材５に交換することができる。特に、ウエハ保持部材５を複雑な形状に加工する場合には、ウエハ保持部材５の機械加工が困難であり、また、機械加工の過程において加工不良が生じるおそれが高い。この加工不良が発生した場合には、ウエハホルダ全体が不良品となってしまうため、歩留まりが低くなる。よって、ウエハ保持部材５をウエハホルダ本体３とは別体とし、かつ、ウエハ保持部材５をウエハホルダ本体３に着脱可能に構成することによって、複雑形状のウエハ保持部材５を用いてウエハ７に成膜処理などを施すことができる。

（２）ウエハホルダ本体３の保持部１０として、ウエハホルダ本体３を厚さ方向に貫通する貫通孔１０を採用する場合は、ウエハホルダ本体３に、底面を有する凹部を形成する場合に比較して、ウエハホルダ全体の重量を軽減させることができ、また、ウエハホルダ１の熱容量を低減させることができる。

（３）ウエハホルダ本体３の貫通孔９の内側面１１に、ウエハ保持部材５の外側面１７ｂが密着するように構成し、これらの内側面１１の断面と、ウエハ保持部材５の外側面１７ｂの断面とは、共にテーパ状に形成しても良い。

この場合は、ウエハホルダ本体３の内側面１１にウエハ保持部材５の外側面１７ｂが密着するため、ウエハ７の成膜時における処理ガスがウエハホルダ本体３とウエハ保持部材５との間に侵入することが効率的に抑制されるため、膜によってウエハ保持部材５がウエハホルダ本体３に付着しにくく、ウエハ保持部材５の交換作業が容易となる。

また、ウエハホルダ本体３の内側面１１とウエハ保持部材５の外側面１７ｂとは共に、断面テーパ状に形成されているため、単に、ウエハ保持部材５をウエハホルダ本体３の貫通孔９に挿入するだけで、ウエハ保持部材５を確実に位置決めすることができ、ウエハ保持部材５とウエハホルダ本体３との密着性も良好となる。

（４）ウエハホルダ本体３の保持部１０である貫通孔１０の内側面１１、および、ウエハ保持部材５の外側面１７ｂは共に、表面粗さＲａが１〜２μｍに形成している。従って、ウエハ保持部材５とウエハホルダ本体３との密着性が良好となる。

なお、前述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

例えば、実施形態では、ウエハホルダ本体の内側面とウエハ保持部材の外側面の形状を図２，５，６，７，８のようにしたが、これらに限定されず、両者の密着性が高い形状を適宜採用することができる。

次いで、本発明を実施例を通して更に具体的に説明する。

この実施例では、前述した図２，５，６と同等形状のウエハホルダ本体とウエハ保持部材からなるウエハホルダを用いてウエハ表面に成膜処理を施した。

図９に示す本発明例１は、図２に対応するものであり、各部位の寸法は図９のとおりである。また、図１０に示す本発明例２は、図５に対応するものであり、各部位の寸法は図１０のとおりである。図１１に示す本発明例３は、図６に対応するものであり、各部位の寸法は図１１のとおりである。

ウエハ保持部材の上にウエハを載置し、ウエハ上に処理ガスを流しながら膜を生成した。その結果、本発明例１〜３のいずれにおいても、ウエハ保持部材とウエハホルダ本体とが膜によって接着等することなく、また、ウエハにも良好な膜が生成することができた。

１ウエハホルダ
３ウエハホルダ本体
５ウエハ保持部材
７ウエハ
９貫通孔（保持部）
１０保持部
１１内側面
１７ｂ外側面

Claims

複数の保持部を有すると共に、炭化ケイ素を含むウエハホルダ本体と、
前記保持部に着脱可能に構成され、前記保持部の上面側においてウエハを保持するウエハ保持部材と
を備えたことを特徴とする半導体装置用ウエハホルダ。
前記ウエハホルダ本体の保持部は、ウエハホルダ本体を厚さ方向に貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置用ウエハホルダ。
前記ウエハホルダ本体の保持部の内側面に、前記ウエハ保持部材の外側面が密着するように構成し、
前記保持部の内側面の断面と、前記ウエハ保持部材の外側面の断面とは、共にテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置用ウエハホルダ。
前記ウエハホルダ本体の保持部の内側面、およびウエハ保持部材の外側面は、表面粗さＲａが１〜２μｍに形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置用ウエハホルダ。